CN109801371B - 一种基于Cesium的网络三维电子地图构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，包括如下步骤：采集获取建模基础数据；根据所述建模对象建造图纸提取建模对象现实尺寸数据，对所述建模对象外观图像进行校正；构建三维地图模型；采集建模对象特征点坐标；发布三维电子地图。本发明基于Cesium构建的网络三维电子地图可克服WebGIS仅限于二维地物展示的局限，并可表达如高架等分层地物；进一步的，Cesium通过WebGL进行硬件加速，其硬件要求低的特性以及由于Cesium开源而定制的浏览特效可保证浏览过程中的流畅度，提升用户体验；更进一步，本发明中的三维地图模型是基于建模对象建造图纸、建模对象外观图像和建模区域地形图的实际数据而构建的，因此所形成的三维地图完整实体模型更加精准。

Description

一种基于Cesium的网络三维电子地图构建方法

技术领域

本发明涉及三维地图构建技术领域，具体涉及一种基于Cesium的网络三维电子地图构建方法。

背景技术

随着生活水平的提高，基于位置的服务已成为大众日常生活中必不可少的一部分，电子地图作为基于位置服务的基石，为大众提供直观的位置信息，因互联网与GIS(地理信息系统)的发展，GIS通过互联网的拓展即WebGIS(网络地理信息系统)已成为大众获取位置服务的便捷工具。现有的WebGIS存在很多局限，多数WebGIS以处理二维数据模型为主，难以满足人们对地物全方位认知及空间位置把握等需求，而传统的网络三维电子地图在使用过程中又存在模型粗糙、流畅度较低，用户体验差等问题。

因此，为突破WebGIS仅限于二维地物展示及传统网络三维电子地图模型粗糙、流畅性不佳的局限，发明一种模型精准、流畅度高的网络三维电子地图来对现实空间进行统一描述，充分准确地集成表达建筑、水系、道路等信息，形成与现实世界一致的三维立体空间框架，改变现有地图服务现状，成为三维地图构建技术领域一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，以解决WebGIS仅限于二维地物展示及传统网络三维电子地图模型粗糙、流畅性不佳的问题，其技术方案如下：一种基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，包括如下步骤：

步骤S1：采集获取建模基础数据

所述建模基础数据包括建模对象建造图纸、建模对象外观图像和建模区域地形图；

步骤S2：根据所述建模对象建造图纸提取建模对象现实尺寸数据，对所述建模对象外观图像进行校正；

步骤S3：构建三维地图模型

根据所述建模对象现实尺寸数据在建模软件中设定建模尺寸，利用所述建模软件实体创建功能生成对应实体并组合成单一模型，根据校正后的建模对象外观图像对所述单一模型进行贴图，将贴图后的单一模型放置在所述建模区域地形图的对应位置形成完整实体模型，利用所述建模软件格式转换功能将所述完整实体模型输出成Cesium支持的三维模型格式；

步骤S4：采集建模对象特征点坐标

采集建模对象的特征点在所述建模软件中建模坐标系中的坐标，利用GNSS设备采集所述特征点在WGS-84坐标系中的坐标，并将采集完成后的两种坐标存入数据库；

步骤S5：发布三维电子地图

通过Cesium开源API导入所述完整实体模型，同时读取所述数据库中的坐标，利用坐标转换脚本将所述WGS-84坐标系中的坐标转换至高斯平面坐标，利用平面坐标转换四参数模型对所述建模坐标系中的坐标进行第一次坐标转换，过滤其中采集错误点，经所述第一次坐标转换后以建模坐标系经转换后坐标与对应同点在高斯平面坐标系下欧式距离作为误差标准，将误差大于2倍中误差点作为所述采集错误点过滤；再次利用平面坐标转换四参数模型对过滤后的所述建模坐标系中的坐标进行第二次坐标转换，记录转换四参数，通过模型位置必要参数解算脚本结合所述转换四参数计算Cesium开源API导入模型所需参数，并通过网络服务器发布地图。

优选地，步骤S1中，所述建模对象外观图像通过数码相机或无人机进行采集。

优选地，步骤S2中，所述校正包括几何校正和颜色校正。

优选地，步骤S3中，所述建模软件包括3dsMAX、SketchUp和Smart3D。

优选地，步骤S3中，在形成所述完整实体模型后参照实地采集数据完成绿化和基础设施的模型布置。

优选地，步骤S3中，所述三维模型格式包括.gltf和.glb。

优选地，步骤S4中，所述特征点位于建模对象的拐角且所述特征点均匀分布于建模区域。

优选地，步骤S5中，所述Cesium开源API导入模型所需参数包括建模坐标系中的坐标原点在所述WGS-84坐标系中的经纬度坐标、模型旋转角度和缩放比例。

本发明所获得的有益技术效果：

1)本发明基于Cesium构建的网络三维电子地图可克服WebGIS仅限于二维地物展示的局限，提升用户对显示环境的直观感受，并可表达如高架等分层地物；

2)本发明中的Cesium平台是一个使用JavaScript编写、基于WebGL的地图引擎，Cesium通过WebGL进行硬件加速，无需任何插件即可支持多平台多浏览器开发，其硬件要求低的特性以及由于Cesium开源而定制的浏览特效可保证浏览过程中的流畅度，提升用户体验；

3)本发明中的三维地图模型是基于建模对象建造图纸、建模对象外观图像和建模区域地形图的实际数据而构建的，因此所形成的三维地图完整实体模型更加精准，与现实世界保持一致性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明一种基于Cesium的网络三维电子地图构建方法的流程示意图。

具体实施方式

以下将参照附图，通过实施例方式详细地描述本发明的技术方案。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

实施例一

如图1所示，一种基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，包括如下步骤：

步骤S1：采集获取建模基础数据

所述建模基础数据包括建模对象建造图纸、建模对象外观图像和建模区域地形图，所述建模对象外观图像通过数码相机或无人机进行多方位、多角度采集；所述建模对象建造图纸是建模基础，通过提取图纸中关键信息进行模型构建，对模型精细度有重要影响，为保证数据质量，可与建模对象实地测量数据进行对比；所述建模对象外观图像的质量决定模型贴图的效果好坏；所述建模区域地形图决定模型整合质量与区域环境创建，为保证数据质量，可与建模区域地形的实地测量数据进行对比。

步骤S2：根据所述建模对象建造图纸提取建模对象现实尺寸数据；当利用3dsMAX、SketchUp和Smart3D等建模软件进行模型构建时，通过所述建模对象现实尺寸在所述建模软件中拉伸、切割与组合等操作建立对应模型，需从所述建模对象建造图纸或实地测量数据中提取建模所需关键信息以保证建模精细度；

对所述建模对象外观图像进行几何校正和颜色校正；通过数码相机或无人机等图像采集工具现场采集所述建模对象外观图像时，因存在拍摄角度及拍摄光线等因素影响，某些相片无法直接使用时，需利用Photoshop等图像处理软件对所述建模对象外观图像进行校正，以保证贴图质量满足使用要求。若因拍摄条件限制，可记录建模对象颜色，在建模时赋予所记录颜色。

步骤S3：构建三维地图模型

根据所述建模对象现实尺寸数据在所述建模软件如3dsMAX、SketchUp和Smart3D中设定建模尺寸以保证与所述建模对象现实尺寸数据一致，利用所述建模软件实体创建功能生成对应实体并组合成单一模型，在建模过程中需确保所述单一模型外露面的完整性，以便于对所述单一模型进行贴图以及对三维模型进行格式转换；

根据校正后的建模对象外观图像对所述单一模型进行贴图，对贴图缺失部分需根据所记录建模对象颜色进行着色处理；

将贴图后的单一模型放置在所述建模区域地形图的对应位置形成完整实体模型，然后参照实地采集数据完成绿化和基础设施的模型布置；

利用所述建模软件格式转换功能将所述完整实体模型输出成Cesium支持的三维模型格式如.gltf和.glb；

所述三维地图模型是基于所述建模对象建造图纸、所述建模对象外观图像和所述建模区域地形图的实际数据而构建的，因此所形成的三维地图完整实体模型更加精准，可与现实世界保持一致性。

步骤S4：采集建模对象特征点坐标

采集建模对象的特征点在所述建模软件中建模坐标系中的坐标，利用GNSS(全球导航卫星系统)设备采集所述特征点在WGS-84坐标系(1984年世界大地坐标系统)中的坐标，所述特征点位于建模对象的拐角等特征明显处且处于GNSS设备可测量位置，所述特征点均匀分布于建模区域，将采集完成后的两种坐标存入数据库。

步骤S5：发布三维电子地图

通过Cesium开源API(应用程序编程接口)导入所述完整实体模型，同时读取所述数据库中的坐标，利用坐标转换脚本将所述WGS-84坐标系中的坐标转换至高斯平面坐标，利用平面坐标转换四参数模型对所述建模坐标系中的坐标进行第一次坐标转换，经所述第一次坐标转换后建模坐标系中的坐标与对应同点在高斯平面坐标系中的欧式距离作为误差标准，将误差大于2倍中误差的坐标点作为采集错误点进行过滤，再次利用平面坐标转换四参数模型对过滤后的所述建模坐标系中的坐标进行第二次坐标转换，记录转换四参数，通过模型位置必要参数解算脚本结合所述转换四参数计算Cesium开源API导入模型所需参数如建模坐标系中的坐标原点在所述WGS-84坐标系中的经纬度坐标、模型旋转角度和缩放比例，并通过网络服务器发布地图。

基于所述Cesium开源API构建的网络三维电子地图可克服WebGIS仅限于二维地物展示的局限，提升用户对显示环境的直观感受，并可表达如高架等分层地物；所述Cesium平台是一个使用JavaScript编写、基于WebGL的地图引擎，所述Cesium通过WebGL进行硬件加速，无需任何插件即可支持多平台多浏览器开发，其硬件要求低的特性以及由于所述Cesium开源而定制的浏览特效可保证浏览过程中的流畅度，提升用户体验。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：采集获取建模基础数据

所述建模基础数据包括建模对象建造图纸、建模对象外观图像和建模区域地形图；

步骤S2：根据所述建模对象建造图纸提取建模对象现实尺寸数据，对所述建模对象外观图像进行校正；

步骤S3：构建三维地图模型

根据所述建模对象现实尺寸数据在建模软件中设定建模尺寸，利用所述建模软件实体创建功能生成对应实体并组合成单一模型，根据校正后的建模对象外观图像对所述单一模型进行贴图，将贴图后的单一模型放置在所述建模区域地形图的对应位置形成完整实体模型，利用所述建模软件格式转换功能将所述完整实体模型输出成Cesium支持的三维模型格式；

步骤S4：采集建模对象特征点坐标

采集建模对象的特征点在所述建模软件中建模坐标系中的坐标，利用GNSS设备采集所述特征点在WGS-84坐标系中的坐标，并将采集完成后的两种坐标存入数据库；

步骤S5：发布三维电子地图

通过Cesium开源API导入所述完整实体模型，同时读取所述数据库中的坐标，利用坐标转换脚本将所述WGS-84坐标系中的坐标转换至高斯平面坐标，利用平面坐标转换四参数模型对所述建模坐标系中的坐标进行第一次坐标转换，过滤其中采集错误点，经所述第一次坐标转换后以建模坐标系经转换后坐标与对应同点在高斯平面坐标系下欧式距离作为误差标准，将误差大于2倍中误差点作为所述采集错误点；再次利用平面坐标转换四参数模型对过滤后的所述建模坐标系中的坐标进行第二次坐标转换，记录转换四参数，通过模型位置必要参数解算脚本结合所述转换四参数计算Cesium开源API导入模型所需参数，并通过网络服务器发布地图。

2.根据权利要求1所述的基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，其特征在于，步骤S1中，所述建模对象外观图像通过数码相机或无人机进行采集。

3.根据权利要求1所述的基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，其特征在于，步骤S2中，所述校正包括几何校正和颜色校正。

4.根据权利要求1所述的基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，其特征在于，步骤S3中，所述建模软件包括3ds MAX、SketchUp和Smart3D。

5.根据权利要求1所述的基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，其特征在于，步骤S3中，在形成所述完整实体模型后参照实地采集数据完成绿化和基础设施的模型布置。

6.根据权利要求1所述的基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，其特征在于，步骤S3中，所述三维模型格式包括.gltf和.glb。

7.根据权利要求1所述的基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，其特征在于，步骤S4中，所述特征点位于建模对象的拐角且所述特征点均匀分布于建模区域。

8.根据权利要求1所述的基于Cesium的网络三维电子地图构建方法，其特征在于，步骤S5中，所述Cesium开源API导入模型所需参数包括建模坐标系中的坐标原点在所述WGS-84坐标系中的经纬度坐标、模型旋转角度和缩放比例。

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